Использование ультразвуковых импульсов в современной медицине

Принцип действия ультразвукового исследования заключается в облучении ультразвуковыми импульсами целевых органов пациента. Отраженные импульсы улавливаются принимающим устройством и обрабатываются с помощью компьютерной программы, так появляется изображение исследуемого органа или части тела. Наравне с ультразвуковым исследованием применяют допплерографию. Эта процедура основана на использовании эффекта Доплера и применяется для оценки кровотока в исследуемых органах.

Ультразвуковые импульсы чаще всего используются в диагностических целях для обследования внутренних органов (почек, печени, селезенки, мочевого пузыря, простаты, сердца и др.), а также в гинекологии. С помощью ультразвука можно обнаружить следующие заболевания:

• воспалительные процессы;
• кисты;
• новообразования, как доброкачественные, так и злокачественные;
• отклонения развития внутренних органов;
• изменения при травмах и т. д.

В акушерстве используется пренатальное сканирование – самый доступный и безопасный способ наблюдения за внутриутробным развитием плода. С помощью пренатального сканирования можно:

• определить срок беременности;
• контролировать развитие плода;
• контролировать многоплодную беременность;
• обнаружить отклонения в развитии плода;
• обнаружить замершую беременность;
• диагностировать внутриматочную беременность и т.д.

Для пренатального сканирования используется ультразвуковой аппарат. Он состоит из сканирующей головки, приемника, компьютера и дисплея. Сканирующая головка служит одновременно источником ультразвуковых волн, которые проходят через ткани и органы, частично отражаются на их границах. Отраженные сигналы (эхо) улавливаются приемником, а компьютерная программа преобразовывает их в изображение на мониторе компьютера.

Кроме диагностики ультразвук применяется для лечебных процедур, например, для литотрипсии. При мочекаменной болезни особо крупные камни приходится удалять с помощью хирургического вмешательства. Ультразвуковые импульсы большой интенсивности могут разрушать ткани организма, в данном случае камни в почках, что избавит пациента от хирургической операции.

 Ультразвук имеет частоту выше предела человеческого слуха (20 кГц). Ультразвуковые волны несут энергию и могут отражаться, преломляться и фокусироваться. Эти свойства используются, например, в эхолокаторах. В медицине ультразвук применяется в диагностических и лечебных процедурах, от пренатальной эхографии до разрушения камней в почках. 

Медицинская ультразвуковая эхография создает томографические эхограммы внутренних органов и тканей с помощью звуковых волн очень высокой частоты, от 5 до 10 МГц. Самая распространенная процедура – это пренатальное сканирование, т.е. наблюдение за внутриутробным развитием плода; ультразвук также используется для отображения почек, печени, сердца и кровеносных сосудов. Принцип ультразвуковой эхографии аналогичен тому, что применяется летучими мышами и в эхолокаторах. Зонды, расположенные вне тела, направляют ультразвуковые импульсы в тело и отражаются на границах между различными типами тканей. Отраженные импульсы улавливаются и обрабатываются компьютером для создания изображения. В доплероскопии используется эффект Доплера (кажущееся изменение частоты, вызванное движением источника волн или эхо). Этот метод позволяет отобразить движение, например течение крови по кровеносным сосудам. 

Ультразвук большой интенсивности может разрушать ткани организма. Тщательно отрегулированный и нацеленный импульс мощного ультразвука используется для устранения различных нарушений, например для удаления камней в почках без операции. 
У некоторых людей в мочевой системе образуются плотные массы, называемые камнями. Небольшие камни могут сами выводиться из тела человека, но большие камни традиционно требуют удаления хирургическим путем. Новая бескровная процедура, называемая литотрипсией, избавляет от хирургического вмешательства. При литотрипсии пациент неподвижно лежит на процедурном столе, а местоположение камня в почках определяется рентгеновскими лучами, или, реже, ультразвуком низкой интенсивности. Затем на камень направляют ультразвуковые ударные волны высокой интенсивности от внешнего источника, и они дробят его на мелкие кусочки, которые выходят из тела человека естественным путем вместе с мочой. 

Рассмотрим подробнее ультразвуковое и пренатальное сканирования. Ультразвуковой аппарат состоит из сканирующей головки, которая служит одновременно и источником, и приемником, компьютера и дисплея. Пьезоэлектрические преобразователи в сканирующей головке вибрируют под действием напряжения, генерируя ультразвук. Компьютер управляет напряжением, регулируя и фокусируя ультразвуковые импульсы. Через различные ткани и органы импульсы проходят с разными скоростями и частично отражаются на границах между ними. Отраженные сигналы (эхо) поступают в преобразователи, заставляя их вибрировать и создавать напряжение. Компьютер анализирует уровень и время задержки эхосигнала и создает на экране изображение. 

Пренатальное сканирование – это простая, недорогая и безопасная процедура. В нем не используются радиоактивности или электромагнитного излучения. Этот метод подходит для сканирования плода в утробе и наблюдения за его развитием, помогает контролировать многоплодную беременность и обнаружить отклонения, такие, как расщелина позвоночника и синдром Дауна.